JP2004025584A - Ink jet head and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
まず、従来のインクジェットヘッドの構成について説明する。図12(a)は従来のインクジェットヘッドの一例を示す斜視図、同図(b)はノズルの配列状態を示す説明図である。ここに示す従来のインクジェットヘッドH1は、インクが供給される複数の溝(後述する)が形成されたヘッド基板101と、このヘッド基板101の先端面に接着されたノズルプレート102と、ヘッド基板101の一面に接着された流路形成部材103と、この流路形成部材103の天面を閉塞する天板104と、この天板104に接着されたインク供給部材105とを具備する。流路形成部材103は枠状の形状を有し、内部でヘッド基板101の形成された複数の溝同士を連通させるための部材である。ヘッド基板101は圧電部材により形成され、このヘッド基板101に形成された複数の溝同士の間には後述する側壁が形成され、溝の内部には後述する電極が形成されている。そして、電極に電圧を印加することにより溝の両側の側壁が変形し、溝の容積が高速で変化する。溝の容積が広がる過程では、溝へのインクの供給がなされ、溝の容積が縮小する過程では内部のインクがノズルプレート102のノズル106から吐出するように構成されている。ここに示すインクジェットヘッドH1の例は、基板107,108の材料である圧電部材と、その圧電部材に電圧を印加する電極とによりインクを吐出させるアクチュエータが構成されている。
【0003】
次に、従来のインクジェットヘッドH1の細部の構成をその製造工程とともに説明する。図13ないし図20はインクジェットヘッドの製造工程を示す説明図である。
【0004】
まず、図13に示すように、板圧方向に分極された圧電部材により形成された二枚の基板107,108を用意し、両者を分極方向が逆向きになるように接着して積層基板109を作成する。
【0005】
次に、図14に示すように、二枚の基板107,108の接着面に跨るように基板108の一面から複数の溝110を平行に形成する。これにより、複数の溝110と、これらの溝110の間を仕切る側壁111とを有するヘッド基板101を作成する。溝110は、ICウエハ切断用のダイシングソーのダイヤモンドホイールなどを用いた研削加工によって容易になされる。溝110の寸法は、インクジェットヘッドH1の仕様により決定する。
【0006】
次に、図15に示すように、溝110の内面に電極112を形成し、これらの電極112に接続された配線パターン113をヘッド基板101の一面に形成する。電極112と配線パターン113とは、ウエットプロセスの無電解メッキ法により形成する。
【0007】
次に、図16に示すように、中央に流路103aが形成された枠状の流路形成部材103をヘッド基板101の一面に接着する。
【0008】
次に、図17に示すように、ヘッド基板101と流路形成部材103とを、溝110の先端側で切断する。この切断作業は、溝110の長さを一定に揃えるために行うもので、114はこの切断作業時に生じた切断片である。
【0009】
次に、図18に示すように、ヘッド基板101と流路形成部材103との先端にノズルプレート102を接着し、そのノズルプレート102にノズル106を形成する。
【0010】
この後の行程は、図19に示すように、予めインク供給部材105を接着した天板104を流路形成部材103の上面に接着するか、或いは、図20に示すように、流路形成部材103の上面に天板104を接着し、その後に天板104に形成されたインク供給孔104aにインク供給部材105を接着する。
【0011】
ところで、予めノズル106を形成したノズルプレート102をヘッド基板101に接着する方法を採用した場合、溝110の中心部とノズル106の中心とを一致させるためには、ノズルプレート102の接着位置を厳密に管理しなければならず作業が困難である。そのために、ヘッド基板101にノズルプレート102を接着した後に、溝110の中心に合わせてノズルプレート102に複数のノズル106を形成する方法を採用することがある。この方法を採用した場合、溝110を開放した状態にしてノズルプレート102の内面側からノズル106を形成する方法と、ノズルプレート102の外側からノズル106を形成する方法とがあるが、前者の場合はノズル加工のために、後者の場合はノズル加工時の切削屑を溝110から取り出すために、ヘッド基板101に天板104を接着する前の状態(図18に示す状態)でノズル106を形成する行程順となっている。
【0012】
一方、天板104は平坦な部材であって形状も単純であるので、ヘッド基板101の熱膨張係数と同等の熱膨張係数をもつ材料の選択範囲も広いが、インク供給部材105は、インク供給系統との接続の関係もあって構造が複雑であり、強度も必要であるので、材料の選択範囲は狭い。このために、多くは金属製のインク供給部材105が用いられている。
【0013】
したがって、基板107,108同士の接着、ヘッド基板101と流路形成部材103との接着、流路形成部材103と天板104との接着に際しては、熱硬化性接着剤を用いても、熱硬化性接着剤が硬化する過程で各部材に反りが発生することはない。
【0014】
しかし、図19に示すように、予めインク供給部材105が接着された天板104を流路形成部材103に接着するときは、熱硬化性接着剤の硬化時に100℃前後に達する熱が天板104からインク供給部材105に伝わるが、金属製のインキ供給部材105は、天板104よりも熱膨張係数が高いので伝導した熱が冷める過程で大きく収縮し、天板104を長手方向の外側から内側に向けて引っ張るため、薄い天板104は両端が図19において上方上がりの方向に湾曲する。このため、天板104に順次接着されている流路形成部材103、ヘッド基板101及びノズルプレート102も天板104の湾曲に倣って変形する。
【0015】
図20に示すように、流路形成部材103の上に接着された天板104に金属製のインク供給部材105を熱硬化性接着剤により接着する場合は、熱硬化性接着剤の硬化時に100℃前後に達する熱によってインク供給部材105及び天板104の温度が上昇し、インキ供給部材105は、熱が冷める過程で大きく収縮し、天板104を長手方向の外側から内側に向けて引っ張る。これにより、図19に示す場合と同様に、薄い天板104が湾曲し、流路形成部材103、ヘッド基板101及びノズルプレート102も天板104の湾曲に倣って変形する。
【0016】
これにより、図19、図20に示す何れの手順を採用しても、図12(b)に示すように、両端に配置されたノズル106の中心を結ぶ仮想直線Aに対し、内側のノズル106は中心が仮想直線Aからずれてしまう。
【0017】
なお、熱硬化性接着剤が硬化するときの温度は、選択する接着剤により、例えば、120℃、100℃、80℃、60℃などと異なる。
【0018】
【発明解決しようとする課題】
インク供給部材を製作するために、ヘッド基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数の材料を選択範囲は狭く、製造コストの上昇は否めない。
【0019】
本発明は、材料の違いに左右されることなく、多数のノズルの中心を直線的に配列することができるインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、予めインク供給部材が接着された天板を熱硬化性接着剤によりヘッド基板の一面に直接又は間接的に接着して前記ヘッド基板に形成された溝を閉塞する際に、前記ヘッド基板と前記溝を閉塞する天板とを重ねて保持しながら接着硬化後に前記ヘッド基板と前記天板の平行状態が形成される荷重を付与した状態で接着する。或いは、前記ヘッド基板に直接又は間接的に接着された前記天板に後から前記インク供給部材を熱硬化性接着剤により接着する際に、前記ヘッド基板と前記溝を閉塞する天板とに接着硬化後も互いの平行状態が保持される荷重を付与した状態で接着する。
【0021】
したがって、ヘッド基板の熱膨張係数に対してインク供給部材の熱膨張係数が高い場合、又はヘッド基板の熱膨張係数に対してインク供給部材と天板との両方の熱膨張係数が高い場合でも、熱硬化性樹脂が硬化する際のヘッド基板及び天板の反りの発生を防止することが可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明のインクジェトヘッドの構成について説明する。図1(a)はインクジェットヘッドの一例を示す斜視図、同図(b)はノズルの配列状態を示す説明図である。本発明のインクジェットヘッドH2は、インクが供給される複数の溝(後述する)が形成されたヘッド基板1と、このヘッド基板1の先端面に接着されたノズルプレート2と、ヘッド基板1の一面に接着された流路形成部材3と、この流路形成部材3の天面を閉塞する天板4と、この天板4に接着されたインク供給部材5とを具備する。流路形成部材3は枠状の形状を有し、内部でヘッド基板1の形成された複数の溝同士を連通させるための部材である。ヘッド基板1は圧電部材により形成され、このヘッド基板1に形成された複数の溝同士の間には後述する側壁が形成され、溝の内部には後述する電極が形成されている。そして、電極に電圧を印加することにより溝の両側の側壁が変形し、溝の容積が高速で変化する。溝の容積が広がる過程では、溝へのインクの供給がなされ、溝の容積が縮小する過程では内部のインクがノズルプレート2のノズル6から吐出するように構成されている。すなわち、本実施の形態におけるインクジェットヘッドH2の例は、ヘッド基板1の材料である圧電部材と、その圧電部材に電圧を印加する電極とによりインクを吐出させるアクチュエータが構成されている。
【0023】
次に、本発明のインクジェットヘッドH2の構成を、そのインクジェットヘッドの第一の製造方法とともに説明する。図2ないし図8はインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図、図9はインクジェットヘッドの製造工程を示す正面図である。
【0024】
まず、図2に示すように、板圧方向に分極された圧電部材により形成された二枚の基板7,8を用意し、両者を分極方向が逆向きになるように接着して積層基板9を作成する。
【0025】
次に、図3に示すように、二枚の基板7,8の接着面に跨るように基板8の一面から複数の溝10を平行に形成する。これにより、複数の溝10と、これらの溝10の間を仕切る側壁11とを形成する(溝・側壁形成工程)。溝10は、ICウエハ切断用のダイシングソーのダイヤモンドホイールなどを用いた研削加工によって容易になされる。溝10の寸法は、インクジェットヘッドH2の仕様により決定する。具体的には、ヘッド基板1の大きさを長さ140mm、奥行き幅40mmとしたとき、溝10の深さは0.1〜1mm、溝10の幅は20〜200μm、溝10の長さは2〜200mmの範囲で決定される。
【0026】
次に、図4に示すように、溝10の内面に電極12を形成し、これらの電極12に接続された配線パターン13をヘッド基板1の一面に形成することにより、アクチュエータを具備するヘッド基板1を製作する(ヘッド基板製作工程)。この例では、電極12と配線パターン13とは、ウエットプロセスの無電解メッキ法により形成する。
【0027】
なお、溝10内に供給されたインクを吐出させるためのアクチュエータは、基板7,8の材料である圧電部材と、この圧電部材に電圧を印加する電極12とにより構成されるが、基板7,8のうちの何れか一方のみが圧電部材であってもよい。さらには、圧電部材製の一枚の基板7でヘッド基板を作成することも可能である。
【0028】
次に、図5に示すように、中央に流路3aが形成された枠状の流路形成部材3をヘッド基板1の一面に接着する。本実施の形態において、流路形成部材3は基板7,8の材料と同様に圧電部材により形成され、その熱膨張係数は4×10−6/℃である。
【0029】
次に、図6に示すように、ヘッド基板1と流路形成部材3とを、溝10の先端側で切断する。この切断作業は、溝10の長さを一定に揃えるために行うもので、14はこの切断作業時に生じた切断片である。
【0030】
次に、図7に示すように、ヘッド基板1と流路形成部材3との先端にノズルプレート2を接着する(ノズルプレート接着工程)。ノズル6はノズルプレート2をヘッド基板1に接着した後に形成することがベターであるが、治具などの改良によってヘッド基板1に対するノズルプレート2の位置合せの精度が高められるのであれば、予めノズル6が形成されたノズルプレート2をヘッド基板1に接着してもよい。
【0031】
次に、図8及び図9に示すように天板接着工程に移行する。この例では、天板4は、ヘッド基板1に直接的に接着するのではなく、流路形成部材3を介在させて間接的にヘッド基板1に接着する。天板4の内面に各溝10を連通するような凹部が形成されている場合には、その天板4が流路形成部材3としての機能を果たすので、天板4をヘッド基板1に直接的に接着しても構わない。また、この例では、天板4は基板7,8及び流路形成部材3と同様の圧電部材により形成されている。そして、その圧電部材よりも熱膨張係数が16.5×10−6/℃と高いSUSなどの金属材により形成されたインク供給部材5が予め接着されている天板4を流路形成部材3に接着する(天板接着工程)。
【0032】
この天板接着工程では、ヘッド基板1と天板4とを重ねて保持しながら接着硬化後にヘッド基板1と天板4の水平状態が形成される荷重を付与した状態を維持する。ここで言う「水平状態」とは、「平行状態」の概念に含まれる。具体的には、図9に示すように、天板4の長手方向の両端の2点を支点15により支え、天板4とは反対側のヘッド基板1の平面に荷重Wをかける。この例では荷重Wは1kgが適正であった。
【0033】
したがって、熱硬化性接着剤が硬化するときの熱により、金属製のインク供給部材5の熱が高くなり、そのインク供給部材5の温度が下がる過程でインク供給部材5が天板4を引っ張ったとしても、ヘッド基板1、流路形成部材3、天板4の反りが防止され、ノズルプレート2の変形が防止されるため、ノズル6の配列位置のずれを微小に抑えることができる。完成したインクジェットヘッドH2を見ると、ヘッド基板1の大きさを、長さ140mm×幅40mmとしたとき、図1(b)に示すように、両端に配置されたノズル6の中心を結ぶ仮想直線Aに対し、内側のノズル6は中心のずれ量sは5μm以下に収まることが確認された。
【0034】
上記のように、天板4とインク供給部材5とを予め接着し、その後に天板4をヘッド基板1に熱硬化性接着剤によって接着する場合には、図9に示すように、ヘッド基板1と天板4とを重ねて保持しながら接着硬化後にヘッド基板1と天板4の平行状態が形成される荷重Wを付与した状態で天板4を流路形成部材3に接着する方法を採るならば、天板4はインク供給部材5の熱膨張係数と同等の熱膨張係数をもつ材料により形成されてもよい。例えば、天板4をインク供給部材5と同様にSUSにより形成しても、上記の場合と同様に、反りの発生を防止することができる。この例では荷重Wは1.5kgが適正であった。
【0035】
ヘッド基板1と天板4とを重ねて保持しながら接着硬化後にヘッド基板1と天板4の水平状態が形成される荷重を付与した状態を得るために、図9に示すように、天板4の長手方向の両端の2点を支点15により支え、天板4とは反対側のヘッド基板1の平面に荷重Wをかける場合、インク供給部材5は天板4の中心から外れた位置に接続されている場合がある(図11参照)。この場合には、天板4とは反対側のヘッド基板1の平面におけるインク供給部材5と対向する位置に荷重Wをかけることが、天板7を水平状態に保持する上でより効果的である。
【0036】
次に、本発明の第二の実施の形態として、インクジェットヘッドの第二の製造方法について説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。
【0037】
この第二の製造方法は、基板7,8に溝10と側壁11とを形成する溝・側壁形成工程(図2,3参照)と、溝10の内部に供給されたインクに吐出圧を付与するためのアクチュエータを前記基板に基板に設けてヘッド基板を製作するヘッド基板製作工程(図4参照)と、ヘッド基板1の先端面にノズルプレート2を接着するノズルプレート接着工程(図7参照)と、ヘッド基板1の熱膨張係数と同等の熱膨張係数をもつ材料(この例では圧電部材)により形成されて溝10を閉塞する天板4を直接又は間接的にヘッド基板1の一面に接着する天板接着工程(図10参照)と、ヘッド基板1と天板4とに接着硬化後も互いの平行状態が保持される荷重を付与した状態で、天板4の熱膨張係数より高い熱膨張係数をもつ材料(この例では前述と同様にSUSなどの金属材)により形成されたインク供給部材5を天板4に熱硬化性接着剤により接着するインク供給部材接着工程と、よりなる。ここで言う「水平状態」とは、「平行状態」の概念に含まれる。
【0038】
この例のアクチュエータも、前記実施の形態と同様に、基板7,8の材料である圧電部材と、これに電圧を印加する電極12とにより構成される。
【0039】
この場合、図10に示す天板接着工程では、天板4はヘッド基板1と同じ熱膨張係数の圧電部材により形成されているので反ることはない。金属製のインク供給部材5を熱硬化性接着剤により天板4に接着するときは、前記実施の形態と同様に、ヘッド基板1と天板4とを重ねて保持しながら接着硬化後にヘッド基板1と天板4の水平状態が形成される荷重を付与した状態(図9においてインク供給部材5を除いた状態)に維持することにより、ヘッド基板1や天板4の反りを防止することができる。
【0040】
インク供給部材接着工程では、ヘッド基板1と天板4とに接着硬化後も互いの平行状態が保持される荷重を付与した状態に維持するために、例えば、図11に示すように、天板4の両端を支点15などによって支えることでヘッド基板1と天板4との積層物を水平状態に支持し、インク供給部材5を剛性の高い部材16で支え、天板4とは反対側のヘッド基板1の平面におけるインク供給部材5と対向する位置に荷重Wをかけるようにした。これにより、インク供給部材5には荷重Wの反力を部材16から受ける。
【0041】
本発明は、インクを供給するために基板に形成された多数の溝にアクチュエータとしての発熱素子を設けた方式のインクジェットヘッド及びその製造方法にも適用し得るものである。
【0042】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、ヘッド基板の熱膨張係数に対してインク供給部材の熱膨張係数が高い場合、又はヘッド基板の熱膨張係数に対してインク供給部材と天板との両方の熱膨張係数が高い場合でも、熱硬化性樹脂が硬化する際のヘッド基板及び天板の反りの発生を防止することができ、これにより、ノズルプレートに形成されたノズルの中心を略直線的に配列することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第一の実施の形態におけるインクジェットヘッドの構成を示す斜視図、(b)はノズルの配列状態を示す説明図である。
【図2】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図である。
【図3】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図である。
【図4】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図である。
【図5】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図である。
【図6】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図である。
【図7】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図である。
【図8】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す斜視図である。
【図9】そのインクジェットヘッドの第一の製造方法における製造工程を示す正面図である。
【図10】インクジェットヘッドの第二の製造方法における天板接着工程を示す説明図である。
【図11】インク供給部材と対向する位置で天板に荷重をかける状態を示す正面図である。
【図12】(a)は従来のインクジェットヘッドの一例を示す斜視図、(b)はノズルの配列状態を示す説明図である。
【図13】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図14】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図15】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図16】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図17】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図18】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図19】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【図20】従来のインクジェットヘッドの製造方法における製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
1…ヘッド基板、2…ノズルプレート、4…天板、5…インク供給部材、6…ノズル、7,8…基板、圧電部材、10…溝、11…側板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
First, the configuration of a conventional inkjet head will be described. FIG. 12A is a perspective view showing an example of a conventional ink jet head, and FIG. 12B is an explanatory view showing an arrangement state of nozzles. The conventional inkjet head H1 shown here includes a
[0003]
Next, the detailed configuration of the conventional inkjet head H1 will be described together with its manufacturing process. FIG. 13 to FIG. 20 are explanatory views showing the steps of manufacturing the ink jet head.
[0004]
First, as shown in FIG. 13, two
[0005]
Next, as shown in FIG. 14, a plurality of
[0006]
Next, as shown in FIG. 15,
[0007]
Next, as shown in FIG. 16, a frame-shaped flow
[0008]
Next, as shown in FIG. 17, the
[0009]
Next, as shown in FIG. 18, a
[0010]
In the subsequent process, as shown in FIG. 19, the
[0011]
By the way, when a method of bonding the
[0012]
On the other hand, since the
[0013]
Therefore, when bonding the
[0014]
However, as shown in FIG. 19, when the
[0015]
As shown in FIG. 20, when the metal
[0016]
Thus, no matter which of the procedures shown in FIGS. 19 and 20 is adopted, as shown in FIG. 12B, a virtual straight line A connecting the centers of Is shifted from the virtual straight line A in the center.
[0017]
The temperature at which the thermosetting adhesive cures differs, for example, from 120 ° C., 100 ° C., 80 ° C., 60 ° C., etc., depending on the selected adhesive.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In order to manufacture the ink supply member, a material having a thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the head substrate has a narrow selection range, and the production cost cannot be denied.
[0019]
The present invention relates to an ink jet head capable of linearly arranging the centers of a large number of nozzles without being affected by a difference in material, and a method of manufacturing the same.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In the method for manufacturing an ink jet head according to the present invention, the top plate to which the ink supply member is previously bonded is directly or indirectly bonded to one surface of the head substrate with a thermosetting adhesive to close the groove formed in the head substrate. At this time, the head substrate and the top plate for closing the groove are held in an overlapping manner, and the head substrate and the top plate are bonded while applying a load for forming a parallel state between the head substrate and the adhesive after curing. Alternatively, when the ink supply member is later bonded to the top plate directly or indirectly bonded to the head substrate with a thermosetting adhesive, the head substrate is bonded to the top plate closing the groove. Adhesion is performed in a state in which a load that maintains the parallel state after curing is applied.
[0021]
Therefore, even when the thermal expansion coefficient of the ink supply member is high relative to the thermal expansion coefficient of the head substrate, or even when the thermal expansion coefficients of both the ink supply member and the top plate are high relative to the thermal expansion coefficient of the head substrate, It is possible to prevent the head substrate and the top plate from warping when the thermosetting resin is cured.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The configuration of the inkjet head of the present invention will be described. FIG. 1A is a perspective view showing an example of an ink jet head, and FIG. 1B is an explanatory view showing an arrangement state of nozzles. The inkjet head H2 of the present invention includes a head substrate 1 having a plurality of grooves (described later) to which ink is supplied, a
[0023]
Next, the configuration of the inkjet head H2 of the present invention will be described together with the first method of manufacturing the inkjet head. 2 to 8 are perspective views showing manufacturing steps in the first manufacturing method of the ink jet head, and FIG. 9 is a front view showing the manufacturing steps of the ink jet head.
[0024]
First, as shown in FIG. 2, two
[0025]
Next, as shown in FIG. 3, a plurality of
[0026]
Next, as shown in FIG. 4,
[0027]
The actuator for ejecting the ink supplied into the
[0028]
Next, as shown in FIG. 5, a frame-shaped flow
[0029]
Next, as shown in FIG. 6, the head substrate 1 and the flow
[0030]
Next, as shown in FIG. 7, the
[0031]
Next, as shown in FIG. 8 and FIG. In this example, the
[0032]
In the top plate bonding step, the head substrate 1 and the
[0033]
Therefore, the heat of the thermosetting adhesive curing causes the heat of the metal
[0034]
As described above, when the
[0035]
As shown in FIG. 9, in order to obtain a state in which a load is applied to form a horizontal state between the head substrate 1 and the
[0036]
Next, a second method for manufacturing an ink jet head will be described as a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0037]
This second manufacturing method includes a groove / sidewall forming step of forming
[0038]
The actuator of this example also includes a piezoelectric member, which is a material of the
[0039]
In this case, since the
[0040]
In the ink supply member bonding step, for example, as shown in FIG. 11, the head substrate 1 and the
[0041]
The present invention is also applicable to an ink jet head of a type in which a heating element as an actuator is provided in a large number of grooves formed in a substrate for supplying ink, and a method of manufacturing the same.
[0042]
【The invention's effect】
According to the method of manufacturing an ink jet head of the present invention, when the thermal expansion coefficient of the ink supply member is high with respect to the thermal expansion coefficient of the head substrate, or when the thermal expansion coefficient of the head substrate Even when the thermal expansion coefficients of both are high, it is possible to prevent the head substrate and the top plate from being warped when the thermosetting resin is cured, whereby the center of the nozzle formed on the nozzle plate can be substantially straightened. It can be arranged in a way.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view illustrating a configuration of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an explanatory diagram illustrating an arrangement state of nozzles.
FIG. 2 is a perspective view showing a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 4 is a perspective view showing a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 5 is a perspective view showing a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 6 is a perspective view showing a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 8 is a perspective view showing a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 9 is a front view illustrating a manufacturing process in a first manufacturing method of the inkjet head.
FIG. 10 is an explanatory view showing a top plate bonding step in the second method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 11 is a front view showing a state in which a load is applied to the top plate at a position facing the ink supply member.
FIG. 12A is a perspective view illustrating an example of a conventional inkjet head, and FIG. 12B is an explanatory view illustrating an arrangement state of nozzles.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 15 is an explanatory view showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 16 is an explanatory view showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 19 is an explanatory view showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
FIG. 20 is an explanatory view showing a manufacturing process in a conventional method for manufacturing an ink jet head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Head substrate, 2 ... Nozzle plate, 4 ... Top plate, 5 ... Ink supply member, 6 ... Nozzle, 7, 8 ... Substrate, piezoelectric member, 10 ... Groove, 11 ... Side plate
Claims (6)
前記溝の先端に対向するノズルを有し前記ヘッド基板の先端面に接着されたノズルプレートと、
前記ヘッド基板の一面に直接又は間接的に接着されて前記溝の開口面を閉塞する天板と、
前記ヘッド基板の熱膨張係数より高い熱膨張係数をもつ材料により形成されて前記天板に接着され前記溝のそれぞれにインクを供給するインク供給部材と、
を具備し、
前記ヘッド基板と前記天板と前記インク供給部材とが接着により固着された状態において、前記ノズルは、そのノズルの配列方向における両端の前記ノズルの中心を結ぶ仮想直線に対して、各ノズルの中心の離反距離が5μm以下となる位置に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。A plurality of grooves arranged in parallel with each other on the substrate and a side wall that partitions between these grooves, and a head substrate having an actuator that applies an ejection pressure to ink supplied inside the grooves,
A nozzle plate having a nozzle opposed to the tip of the groove and bonded to the tip surface of the head substrate,
A top plate that is directly or indirectly adhered to one surface of the head substrate to close an opening surface of the groove,
An ink supply member formed of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the coefficient of thermal expansion of the head substrate and bonded to the top plate to supply ink to each of the grooves;
With
In a state in which the head substrate, the top plate, and the ink supply member are fixed by bonding, the nozzles are arranged such that the center of each nozzle is positioned with respect to a virtual straight line connecting the centers of the nozzles at both ends in the arrangement direction of the nozzles. An ink-jet head, wherein the ink-jet head is arranged at a position where a separation distance of the ink jet head is 5 μm or less.
前記溝の内部に供給されたインクに吐出圧を付与するためのアクチュエータを前記基板に設けてヘッド基板を製作するヘッド基板製作工程と、
前記ヘッド基板の先端面にノズルプレートを接着するノズルプレート接着工程と、
前記ヘッド基板と前記溝を閉塞する天板とを重ねて保持しながら接着硬化後に前記ヘッド基板と前記天板の平行状態が形成される荷重を付与した状態で、前記ヘッド基板の熱膨張係数より高い熱膨張係数をもつ材料により形成されたインク供給部材が予め接着された前記天板を直接又は間接的に前記ヘッド基板の一面に熱硬化性接着剤により接着する天板接着工程と、
よりなるインクジェットヘッドの製造方法。A groove / sidewall forming step of forming a plurality of grooves arranged in parallel with each other on a substrate and a side wall separating these grooves,
A head substrate manufacturing step of manufacturing a head substrate by providing an actuator on the substrate for applying an ejection pressure to ink supplied to the inside of the groove,
A nozzle plate bonding step of bonding a nozzle plate to the tip end surface of the head substrate,
The thermal expansion coefficient of the head substrate is determined in a state in which the head substrate and the top plate for closing the groove are overlapped and held, and a load for forming a parallel state between the head substrate and the top plate is applied after curing and bonding. A top plate bonding step of directly or indirectly bonding the top plate to which the ink supply member formed of a material having a high coefficient of thermal expansion has been previously bonded to one surface of the head substrate with a thermosetting adhesive,
A method for manufacturing an ink jet head comprising:
前記溝の内部に供給されたインクに吐出圧を付与するためのアクチュエータを前記基板に設けてヘッド基板を製作するヘッド基板製作工程と、
前記ヘッド基板の先端面にノズルプレートを接着するノズルプレート接着工程と、
前記ヘッド基板の熱膨張係数と同等の熱膨張係数をもつ材料により形成されて前記溝を閉塞する天板を直接又は間接的に前記ヘッド基板の一面に接着する天板接着工程と、
前記ヘッド基板と前記天板とに接着硬化後も互いの平行状態が保持される荷重を付与した状態で、前記天板の熱膨張係数より高い熱膨張係数をもつ材料により形成されたインク供給部材を前記天板に熱硬化性接着剤により接着するインク供給部材接着工程と、
よりなるインクジェットヘッドの製造方法。A groove / sidewall forming step of forming a plurality of grooves arranged in parallel with each other on the substrate and a side wall separating these grooves,
A head substrate manufacturing step of manufacturing a head substrate by providing an actuator on the substrate for applying an ejection pressure to ink supplied to the inside of the groove,
A nozzle plate bonding step of bonding a nozzle plate to the tip end surface of the head substrate,
A top plate bonding step of directly or indirectly bonding a top plate formed of a material having a thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the head substrate and closing the groove to one surface of the head substrate,
An ink supply member formed of a material having a coefficient of thermal expansion higher than the coefficient of thermal expansion of the top plate with a load applied to the head substrate and the top plate so that the head plate and the top plate remain in a parallel state even after being cured; Bonding the ink supply member to the top plate with a thermosetting adhesive,
A method for manufacturing an ink jet head comprising:
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